Auch wenn es zwischen den einzelnen Systemen mitunter erhebliche Unterschiede gibt, so verbrauchen Heiz- und Kühlsysteme in Privathaushalten in der Regel mehr Energie und verursachen höhere Betriebskosten als jedes andere Gerät in einem Haushalt. Die Heizung macht die Heizung rund 30 Prozent der Stromrechnung eines typischen Haushalts aus, in einigen Fällen kann dieser Anteil sogar bis zu 50 Prozent betragen.
Gibt es angesichts des nahenden Winters vielleicht eine bessere und günstigere Möglichkeit, unsere Häuser zu heizen und zu kühlen? Das israelische Startup ThermoTerra hat ein innovatives System entwickelt, das die Energie aus den natürlichen Schwankungen der Luftfeuchtigkeit während des Tages nutzen kann und die Energie über lange Zeiträume speichert. Mit Hilfe Künstlicher Intelligenz und Geräten aus dem Internet der Dinge wird die Energie dann wieder freigesetzt.
Das System nutzt die Unterschiede zwischen trockenen und feuchten Bedingungen in der Luft, indem es die „Nässe“ oder „Trockenheit“ in einem hygroskopischen Material speichert, das in Wände eingebettet ist. Aktuell werden dazu verschiedene Materialien erprobt, darunter Hanfbeton, Silikagel oder Holzwolle. Wenn die Umgebungsluft trockener oder feuchter ist als das hygroskopische Material, kann die potenzielle Energiedifferenz genutzt werden, um einen Heiz- oder Kühleffekt im Gebäude zu erzeugen.
Der Schlüssel zum System ist die Feuchtigkeit, und das ThermoTerra-System wurde entwickelt, um diesen natürlichen und passiven Kreislauf zu nutzen. Am Morgen, wenn die Temperaturen niedriger sind, ist die Luftfeuchtigkeit am höchsten. Um die Mittagszeit ist das Gegenteil der Fall. Indem die Umgebungsluft ständig durch das System geleitet wird, können diese Spitzen und Täler im Laufe des Tages ausgeglichen werden.
Dieser Feuchtigkeitsausgleich führt auch zur Heiz- und Kühlfunktion des Systems. Während der kühleren, feuchteren Perioden, zum Beispiel in der Nacht und am frühen Morgen, wird Wasser im System gespeichert. Wenn wärmere, trockenere Luft während der wärmeren Tageszeiten durch das System strömt, verdunstet das Wasser und kühlt die Umgebung. In diesem Sinne funktioniert es ähnlich wie der Schweiß, der unseren Körper an heißen Tagen kühlt. In der Nacht dringt kühlere, feuchtere Luft in das trockene hygroskopische Material ein, wodurch Wärme erzeugt und abgegeben wird.
All diese Heiz- und Kühlvorgänge werden mit extrem geringem Energieaufwand erreicht, da die einzige Energie, die benötigt wird, die ist, Umgebungsluft durch das System zu blasen.
Obwohl das System den ganzen Tag über auf natürliche Weise funktionieren kann, entwickelt ThermoTerra auch eine Managementanwendung, Active MemBrain, die den Luftstrom anpassen kann, um Wasser oder trockenes Material für die Verwendung zu bestimmten Zeiten zu speichern. Die Software nutzt IoT-Sensoren und Simulationsalgorithmen, um Luftstrom, Luftfeuchtigkeit und Temperatur genau zu messen und entsprechend anzupassen. Nach eigenen Angaben erreicht ThermoTerra durch die künstliche Begrenzung des Luftstroms zu bestimmten Zeiten Temperaturänderungen von 15 Grad oder mehr. Die Wirkung des Systems wird wahrscheinlich in Gebieten größer sein, in denen die Luftfeuchtigkeit im Laufe des Tages stark schwankt, wie in Ländern wie Israel. In konstant trockeneren oder feuchteren Gebieten ist die Wirkung jedoch möglicherweise nicht so ausgeprägt.
Gebäude sind ein CO2-Schwergewicht: Das Bauen, Wärmen, Kühlen und Entsorgen unserer Häuser hat einen Anteil von rund 40 Prozent an den CO2-Emissionen Deutschlands. Unsere Klimaziele erreichen wir nur, wenn diese Emissionen massiv gesenkt werden.
Wie aber gelingt die nachhaltige Transformation der Gebäude und welche Rolle spielen digitale Lösungen dabei? Das RESET-Greenbook gibt Antworten: Gebäudewende – Häuser und Quartiere intelligent transformieren
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Seit 2016 arbeitet ThermoTerra mit einer Reihe von Unternehmen und Organisationen an der Entwicklung der Luftfeuchtigkeits-Heizung. Neben der Herstellung der sogenannten „SmartWall“ experimentiert das Startup auch mit Frachtcontainermodellen für temporäre Strukturen, wie zum Beispiel Armee- und Flüchtlingslager. Darüber hinaus entwickelt ThermoTerra Methoden zur Kombination der Technologie zum Feuchtigkeitsausgleich mit herkömmlichen Brennöfen und einzelnen Lüftungs- und Luftkühlungssystemen. Heizen und Kühlen mit Luftfeuchtigkeit klingt spannend – ob das System tatsächlich zuverlässig funktioniert wird sich noch zeigen müssen.
